Processo de Laminação

Processo de Laminação

Processo de Laminação

Apresentação

A laminação é um processo de conformação mecânica, que consiste em deformar plasticamente o material, ou seja, fazê-lo mudar de forma e esta mudança ocorre por esmagamento entre rolos giratórios. A pressão necessária para o que mesmo sofra esta deformação é enorme e os esforços envolvidos são de compressão.

 

Propriedades Mecânica dos Materiais

O materiais metálicos possuem diversas propriedades especiais, umas das mais importantes são a Elasticidade e a Plasticidade.  

 

Elasticidade

Elasticidade é a propriedade que o material metálico tem de se deformar, se um esforço é aplicado sobre ele, e de voltar a forma anterior quando o esforço aplicado parar de existir.

 

Plasticidade

Plasticidade é a propriedade que o material metálico tem de manter uma determinada deformação, se um esforço for aplicado sobre ele, e permanecer deformado quando o esforço parar de existir. Normalmente este esforço aplicado ao metal é maior e mais prolongado, do que na descrição anterior.

 

Resumindo:

Propriedade de Elasticidade deforma e volta a forma anterior.

Propriedade de Plasticidade deforma e não volta a forma anterior.

 

Estas propriedades dependem de como os átomos do metal estão arranjados, onde situações estruturais permitem maiores ou menores deformações, requerendo mais ou menos energia e esforço para se deformar um material metálico.

 

Alguns materiais são mais fáceis de serem deformados, podemos citar o alumínio e o cobre como bons exemplos disso, mas qualquer metal pode ser deformado até espessuras muito finas pelo processo de conformação por laminação.

Processo de Produção

Tudo inicia na fundição. Na fundição são fundidas peças nos formatos de placas, blocos ou tarugos de metal que posteriormente serão conformados pelo processo de laminação.

 

Elimina-se a superfície das mesmas por usinagem (fresagem), retirando qualquer tipo de impureza superficial resultante da solidificação e oxidação superficial, descasca-se o metal. Corta-se a ponta inferior e a última região de solifidificação (rechupe), formando assim um bloco homogêneo e maciço, sem impurezas e/ou falhas. Este bloco passa por dois cilindros giratórios, que giram em sentidos contrários com a mesma velocidade, esmagando o metal e fazendo-o diminuir de espessura, deixando-o mais fino, e aumentando seu tamanho ou comprimento.

 

 

Isto pode ser repetido inúmeras vezes até se chegar a espessura desejada, cada vez que isso ocorre é chamado de passe de laminação e cada vez que o metal recebe um passe de laminação ele se deforma plasticamente.

 

Estes blocos que serão laminados podem ter poucos quilos ou dezenas de toneladas, este peso está diferetamente ligado a geometria do bloco, geometria da peça laminada desejada e da força (tamanho) da laminadora que irá deformá-lo, isto serve para as placas e para os tarugos também. 

 

Devido ao tamanho do bloco e de suas características metalúrgicas, realiza-se um tratamento térmico de homogeinização estrutural antes da laminação, fato que irá favorecer no momento da laminação, pois reduz os esforços necessários para a sua deformação. Para as ligas de alumínio a temperatura de laminação depende da liga a ser deformada, mas é comum dizer que ela está na ordem de 400 a 540º Celsius (60 a 75% da temperatura de fusão), quando a laminação for a quente, por exemplo. Veja abaixo alguns pequenos vídeos que apresentam o processo de laminação e o que ocorre com a estrututa metalúrgica do material quando o mesmo sobre a laminação.

A laminação pode ser Laminação a Quente e Laminação a Frio.

 

Independente do tipo de processo a ser adotado para se laminar um metal, os produtos laminados podem ter aplicação imediata após a laminação, tais como trilhos, chapas, vigas e perfis.

 

O nome da máquina que realiza o trabalho de laminação é o Laminador, ele pode ser usado sozinho ou ser usado em grupo e todos alinhados, quando estão dispostos desta forma são chamados de Trem de Laminação, onde cada um é responsável por realizar um passe de laminação, aumentando a produção e tornando o processo contínuo.

 

As peças mais importantes em um laminador são os cilindros de laminação, pois são eles que realizam os esforços de deformação em um metal, devem estar perfeitamente alinhados e não devem possuir imperfeições na superfície de contato com o metal para não danificar a superfície do material que é laminado. Conheça melhor os tipos de laminação.

 

Laminação a Quente

Parte-se de blocos maciços e espessos, normalmente de metal, onde os mesmos são aquecidos e deformados plasticamente sob altas tensões e temperaturas, onde para o alumínio, por exemplo, na ordem de 350º Celsius (Temperatura de Recristalização), pelo esmagamento por compressão por cilindros laminadores lubrificados, reduzindo-se desta forma a sua espessura em diversos passes de laminação (+/- 50% por vez, a cada passe), num ciclo de vai e vem, ou no alinhamento de rolos de laminação. Nesta etapa do processo deseja-se uma redução maior redução da espessura do bloco e por consequência obtem-se um aumento de comprimento. A laminação a quente permite uma maior deformação.

 

 

 

 

Laminação a Frio

Normalmente é a última parte do processo de laminação. Como mencionado anteriomente, também por compressão de rolos laminadores, comprime-se o material, só que agora a frio (temperatura ambiente, ou abaixo da temperatura de recristalização), para dar-lhe as características de resistência mecânica desejada e acabamento superficial final, com isso, consegue uma excelente superfície de laminação.

 

 

A laminação a quente destroi, por completo, a estrutura metalúrgica da fundição (bruta de fusão , que é uma estrutura ruim e fragilizante), refina e alonga o grão do metal que foi laminado, aumentando as suas propriedades mecânicas e melhorando as propriedades metalúrgicas, no sentido da laminação.

 

Resumidamente, as principais características metalúrgicas afetadas pela laminação são: o tamanho do grão, alinhamento deste grão, a textura, a resistência mecânica, a estabilidade térmica, a tendência a recristalização, a trabalhabilidade a frio e o acabamento superficial.

 

Na laminação a frio, conseque-se um aumento da resistência mecânica da chapa laminada por encruamento e um excelente acabamento superficial (até polido se desejado).

 

Apesar da definição acima aparentar simplicidade, o processo de laminação não é um processo simples de ser projetado, ajustado e colocado em campanha produtiva, pois diversos fatores devem ser avaliados, tais como: Definição do correto Processo de Laminação, Tipos de Laminadores a serem utilizados, Aspectos Metalúrgicos a serem Considerados, as Relações Geométricas na Laminação (Região de Deformação, Coeficientes de Deformação, Arco de Contato, Ângulo de Mordida, Fatores Geométricos que Afetam a Mordida e o Arraste, Ângulo Neutro e Plano e Neutro e Deslizamento), ainda tem, a Mordida do Esboço pelos Cilindros, A Carga de Laminação, O Alargamento na Laminação, a Velocidade de Deformação, o Cálculo da Resistência à Deformação a Quente e a Frio, a Correta Lubrificação, o Atrito, a Instrumentação necessária para Controle do Processo Produtivo, a Medição da Espessura e Largura, a Medição das Forças e Esforços Envolvidos, a Medição e Controle da Temperatura, da Velocidade de Trabalho e da Planicidade da Chapa, bem como, a quantidade de Recozimentos Necessários, a correta determinação de onde eles devem estar inseridos e muito mais, o trabalho técnico é amplo.

 

Aplicações

Um dos produtos finais da laminação são as chamadas chapas laminadas. Estas chapas possuem uma ampla aplicação na vida moderna, sua utilização vai desde Linha Automotiva até a Construção Civil, passando por, Luminárias, Tanques, Painéis Decorativos, Etiquetas, Utensílios Domésticos, Barramentos, Isolantes Térmicos, Latas para Bebidas, Telhas, Forros, Barcos, Persianas, Pisos, Silos, dentre tantos outros.

 

Como exemplo de material que pode ser laminado, adotamos o metal alumínio. Este metal quando é exposto a atmosfera, forma-se na sua superfície uma fina camada de óxido protetora, esta camada é invisível a olho nú, e a sua função é proteger o metal de oxidações posteriores, fazendo com que o mesmo tenha uma durabilidade muito maior. Esta característica para materiais laminados é espetacular, já que os mesmos apresentam muita superfície de contato do metal com o meio que o circula.

 

Chapas laminadas de alumínio são facilmente encontradas em indústrias, protegendo e recobrindo máquinas e equipamentos, em ambientes agressivos aos metais em geral. Além disso, por não ser tóxico, facilmente encontram-se chapas laminadas de alumínio protegendo e embalando alimentos, desde marmitas até embalagens finas como tampas de potes de iogurte, por exemplo. Muitas panelas são feitas com chapas de alumínio laminadas, isso deve-se a propriedade que o metal possuir de alta condutibilidade térmica. Por não ser magnético encontram-se chapas laminadas de alumínio em muitos equipamentos eletrônicos delicados, protegendo-os. Exemplos não faltam para as possíveis aplicações do metal alumínio laminado.

 

Classificação e Acabamentos dos Produtos Laminados

Classifica-se os produtos laminados em Chapas, Chapas Bobinadas, Folhas, Folhas Bobinadas e Discos. O que determina a correta classificação é a espessura da lâmina de metal e a forma como o mesmo é fornecido (Bobinadas ou não).

 

Os possíveis acabamentos superficiais dos produtos laminados estão diretamente relacionados a rugosidade dos cilindros laminadores. Pode-se classificar os acabamentos como, Chapa com acabamento comum, Chapa com acabamento brilhante (que pode ser de um lado ou dos dois lados da chapa) e Chapa com acabamento fosco.

 

Defeitos dos Produtos Laminados

São inúmeros os possíveis defeitos ocasionados aos materiais laminados pelo processo de laminação, vamos citar os mais comuns:

 

Vazios: São locais onde aparecem "buracos" no produto laminado, este defeito podem ser oriundos de rechupes ou dos gases retidos no metal, quando da sua fundição. Este tipo de defeito reduz a resistência mecânica do produto.

 

Gotas Frias: São os pingos de metal que se solidificam na parede da lingoteira, durante o vazamento do metal na fundição e quando o líquido chega neste ponto para preencher e formar o bloco que será laminado, adere ao mesmo e forma o defeito. 

 

Trincas: São rachaduras que aparecem nas peças laminadas e principalmente são oriundas de temperaturas inadequadas quando o metal é laminado.

 

Dobras: São oriundas de reduções de espessura muito elevadas.

 

Inclusões: São oriundas do processo de fundição, normalmente são óxidos, cinzas, escórias, pedaços da parede do forno de fundição, ou qualquer outro tipo de contaminação sólida inadequada no metal a ser laminado. Normalmente são óxidos metálicos e por serem muito mais duros que os rolos laminadores, provocam a deformação ou marcam os mesmos, chegando a deformá-los definitivamente. Por exemplo, os óxidos de alumínio, as inclusões de alumínio, são extremamente duras, mais duras até que o aço, material de que são feitos os rolos laminadores. Além disso o material laminado pode ficar empenamento, retorcido e fora de seção.

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